深部岩体随钻数据的处理方法及相关装置与流程

本申请涉及岩体勘察，尤其涉及一种深部岩体随钻数据的处理方法及相关装置。

背景技术：

1、深部岩体力学参数实时测试是深埋隧道、大型地下洞室群施工安全的前提。传统室内的岩体测试方法过程繁琐、周期长，难以测试现场真实环境下的深埋隧洞围岩性质，尤其对于需要加强支护的破碎围岩，难以有效取芯进行测试，使得深部破碎围岩的支护设计缺乏定量指标支撑，是大型地下洞室群施工安全事故发生的根本原因之一。因此，实现通过地质/锚杆钻探的随钻量测来评价深部岩石单轴抗压强度并消除环境和施工背景噪声是目前相关技术亟待解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请的目的在于提出一种深部岩体随钻数据的处理方法及相关装置。

2、基于上述目的，本申请提供了一种深部岩体随钻数据的处理方法，包括：

3、获取钻杆在钻进深部岩体的过程中的扭矩、压力、转速以及钻进速度；

4、对所述扭矩、所述压力、所述转速以及所述钻进速度分别进行中值滤波处理，得到滤波扭矩、滤波压力、滤波转速以及滤波钻进速度；

5、基于所述滤波扭矩、所述滤波压力、所述滤波转速以及所述滤波钻进速度确定所述深部岩体的测试岩石强度指数；

6、基于标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度。

7、在一些实施例中，对所述扭矩、所述压力、所述转速以及所述钻进速度分别进行中值滤波处理，具体包括：

8、确定目标随钻数据；所述目标随钻数据为所述扭矩、所述压力、所述转速、所述钻进速度中的任意一个；

9、获取所述目标随钻数据在预设时间区间内的多个随钻数据，并确定所述多个随钻数据的中位数；

10、将所述中位数作为中值滤波后的滤波目标随钻数据。

11、在一些实施例中，通过以下公式确定所述深部岩体的测试岩石强度指数：

12、

13、其中，sm(t)表示所述滤波压力，tm(t)表示所述滤波扭矩，nm(t)表示所述滤波转速，vm(t)表示所述滤波钻进速度，am表示所述测试岩石强度指数。tn表示当前时刻对应的参数获取时间点。

14、在一些实施例中，通过以下公式确定所述深部岩体的单轴抗压强度：

15、

16、其中，am表示所述测试岩石强度指数，a0表示所述标准岩石强度指数，e0表示所述标准单轴抗压强度，e表示所述深部岩体的单轴抗压强度。

17、在一些实施例中，在基于标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度之后，所述方法还包括：

18、获取所述钻杆在钻进深部岩体的过程中的振动信号；

19、对所述振动信号做广义s变换，并得到所述振动信号的频谱图；

20、基于所述频谱图对所述深部岩体的单轴抗压强度进行校正。

21、在一些实施例中，基于所述频谱图对所述深部岩体的单轴抗压强度进行校正，具体包括：

22、从所述频谱图中确定所述振动信号的振幅和频率；

23、基于所述振幅与频率确定修正系数，并基于所述修正系数对所述深部岩体的单轴抗压强度进行校正；

24、其中，通过以下公式确定所述修正系数：

25、

26、其中，f(t)表示所述频率，a(t)表示所述振幅，max(f(t))表示当前时刻所在的预设时间区间内的所述振动信号的最大频率，max(a(t))表示当前时刻所在的预设时间区间内的所述振动信号的最大振幅，β表示所述修正系数。

27、相应的，本申请还提供了一种深部岩体随钻数据的处理装置，包括：

28、现场主机、钻杆、钻杆底座、随钻测试短接；

29、所述随钻测试短接用于检测所述钻杆在钻进深部岩体的过程中的扭矩、压力、转速以及钻进速度，所述随钻测试短接设置在钻机底座与钻杆之间；

30、所述现场主机被配置为：

31、获取钻杆在钻进深部岩体的过程中的扭矩、压力、转速以及钻进速度；

32、对所述扭矩、所述压力、所述转速以及所述钻进速度分别进行中值滤波处理，得到滤波扭矩、滤波压力、滤波转速以及滤波钻进速度；

33、基于所述滤波扭矩、所述滤波压力、所述滤波转速以及所述滤波钻进速度确定所述深部岩体的测试岩石强度指数；

34、基于标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度。

35、在一些实施例中，所述随钻测试短接包括扭矩-压力复合传感器、加速度传感器、倾角传感器、转速传感器、短接轴承、激光测距挡板、短接公头、短接母头；所述短接公头与所述钻杆底座的母头连接，所述短接母头与所述钻杆的公头连接。

36、相应的，本申请还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上所述的深部岩体随钻数据的处理方法。

37、相应的，本申请还提供了一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如上所述的深部岩体随钻数据的处理方法。

38、从上面所述可以看出，本申请提供的深部岩体随钻数据的处理方法及相关设备，通过获取钻杆在钻进深部岩体的过程中的扭矩、压力、转速以及钻进速度；并对所述扭矩、所述压力、所述转速以及所述钻进速度分别进行中值滤波处理，得到滤波扭矩、滤波压力、滤波转速以及滤波钻进速度；然后根据所述滤波扭矩、所述滤波压力、所述滤波转速以及所述滤波钻进速度确定所述深部岩体的测试岩石强度指数；并根据标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度，从而可以实现通过钻杆在钻进深部岩体的过程中的随钻量测来确定深部岩体单轴抗压强度，并消除了随钻量测参数中的施工背景噪声，提高了随钻量测参数的准确性，进一步提高了确定的深部岩体单轴抗压强度的准确性。

技术特征：

1.一种深部岩体随钻数据的处理方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述扭矩、所述压力、所述转速以及所述钻进速度分别进行中值滤波处理，具体包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述深部岩体的测试岩石强度指数：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过以下公式确定所述深部岩体的单轴抗压强度：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度之后，所述方法还包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述频谱图对所述深部岩体的单轴抗压强度进行校正，具体包括：

7.一种深部岩体随钻数据的处理装置，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述随钻测试短接包括扭矩-压力复合传感器、加速度传感器、倾角传感器、转速传感器、短接轴承、激光测距挡板、短接公头、短接母头；所述短接公头与所述钻杆底座的母头连接，所述短接母头与所述钻杆的公头连接。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6中任意一项所述的方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质存储计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

技术总结
本申请提供一种深部岩体随钻数据的处理方法及相关设备，该方法包括通过获取钻杆在钻进深部岩体的过程中的扭矩、压力、转速以及钻进速度；并对该扭矩、压力、转速以及钻进速度分别进行中值滤波处理，得到滤波扭矩、滤波压力、滤波转速以及滤波钻进速度；然后根据所述滤波扭矩、所述滤波压力、所述滤波转速以及所述滤波钻进速度确定所述深部岩体的测试岩石强度指数；并根据标准单轴抗压强度、标准岩石强度指数以及所述测试岩石强度指数确定所述深部岩体的单轴抗压强度，从而可以实现通过钻杆在钻进深部岩体的过程中的随钻量测来确定深部岩体的单轴抗压强度，并消除了随钻量测参数中的施工背景噪声，提高了确定的深部岩体单轴抗压强度的准确性。

技术研发人员：刘鎏,徐正宣,李邵军,王栋,刘俊飞,扈森,陈明浩,张营旭,张敏,贾哲强,林之恒,孟少伟,袁东,刘建国
受保护的技术使用者：中国国家铁路集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14